[發明專利]IIIA族元素摻雜CdS的CZTS太陽電池制備方法

在審

• 申請號: 201910431131.8
• 申請日: 2019-05-22
• 公開（公告）號: CN110112062A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 韓璐;劉芳洋;蔣良興;賈明
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/40;H01L21/425;H01L31/18
• 代理公司: 長沙智德知識產權代理事務所(普通合伙) 43207
• 代理人: 曾芳琴

1.一種采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

清洗基底；在清洗后的基底上沉積金屬鉬作為背電極；在背電極上沉積CZTS前驅體薄膜；將CZTS前驅體薄膜退火處理后，得到CZTS吸收層薄膜；在CZTS吸收層薄膜上沉積CdS薄膜，并采用離子注入法向CdS薄膜中摻入IIIA族元素；將沉積有摻雜CdS的樣品退火處理后，在摻雜CdS上沉積窗口層；在窗口層上制備頂電極，獲得CZTS薄膜太陽電池。

2.如權利要求1所述的采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，離子注入的注入選項為B單質、Al單質、Ga單質、In單質或Ta單質中的任一種，注入劑量為1×10¹¹at/cm²～1×10¹⁸at/cm²，離子注入氣體采用BF₃、PH₃、AsH₃、Ar或N₂中的任一種，注入時間為10min～120min，靶室真空度為2×10^-5Pa～2×10^-4Pa，標準注入電流為5mA～100mA。

3.如權利要求2所述的采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，摻雜CdS的樣品的退火溫度為100℃～400℃；退火時間為5min～120min；保溫氣壓設為-0.1MPa～-0.03MPa；升溫速率設為5℃/min～20℃/min。

4.如權利要求1-3任一項所述的采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，CdS的制備方法包括化學水浴法、磁控濺射法、熱蒸發法。

5.如權利要求1-3任一項所述的采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，所述清洗基底的步驟包括：將基底依次用去離子水、玻璃清洗劑、丙酮、酒精、去離子水超聲清洗，然后用氮氣槍吹干。

6.如權利要求1-3任一項所述的采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，基底包括銅箔、ITO導電玻璃、FTO導電玻璃、AZO導電玻璃中的任一種。

7.如權利要求1-3任一項所述的采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，金屬鉬背電極的制備方法包括磁控濺射法、熱蒸發法。

8.如權利要求1-3任一項所述的采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，CZTS前驅體薄膜的制備方法包括溶膠凝膠法、磁控濺射法、連續離子層沉積法。

9.如權利要求1-3任一項所述的采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，CZTS前驅體薄膜的退火氣氛包括硫化退火、硒化退火。

10.如權利要求1-3任一項所述的采用IIIA族元素摻雜硫化鎘薄膜的CZTS薄膜太陽電池制備方法，其特征在于，采用濺射法制備窗口層，其中窗口層中的本征氧化鋅的射頻濺射功率為80W，濺射氣壓為2Pa，濺射時間為6min；窗口層中的低阻氧化鋅的直流濺射功率為150W，濺射氣壓為0.4Pa，濺射時間為20min。